Fluxo de sedimentos em suspensão nos rios da Amazônia
Naziano Filizola
1& Jean Loup Guyot
2Resumo A Bacia Amazônica se estende por mais de 6 106 km2, e aporta ao Oceano Atlântico um volume d’água
da ordem de 6.600 109 m3.ano-1. Cerca de 50% da bacia corresponde aos terrenos pré-cambrianos dos escudos
(Guianas e do Brasil Central), 12% à cadeia andina e o restante corresponde à planície fl uvial amazônica. Resultado da erosão dos Andes os sedimentos são transportados até o Oceano Atlântico através dos rios, principalmente. Estudos relativos a este tipo de estudo na Bacia Amazônica são raros, muitos dos quais concentrados na porção central da planície de inundação. Assim, o presente artigo apresenta resultados obtidos a partir de dados de campo, fruto de coletas realizadas em algumas estações de referência nos principais rios da bacia, bem como dados coletados em campanhas de campo realizadas em todo o contexto da região. A distribuição da Matéria Em Suspensão (MES) é descrita sob diferentes abordagens e condições hidrológicas em contraste com estudos anteriores que indicam diferentes valores de fl uxo de MES. O regime hidrossedimentométrico dos principais tributários do Rio Amazonas é analisado de maneira cruzada, a partir de diferentes bases de dados disponíveis: campanhas de campo, estações de referência e redes nacionais de coleta de dados hidrometeorológicos. Esses diferentes tipos de abordagem vêm de fontes distintas, tanto de amostragem como de processamento das amostras, e também dos dados (Cálculos de fl uxo). Os fl uxos de sedimentos em suspensão advindos através dos rios oriundos dos escudos pré-cambrianos que compõem parte da morfoestrutura da Bacia Amazônica, até então pouco conhecidos, são apresentados. Por fi m, o fl uxo total de material em suspensão exportado pelo Amazonas é aqui estimado, a partir dessas bases, entre 600 e 800 106 t.ano-1.
Palavras-chave: sedimentos, hidrologia, Amazônia, rios.
Abstract Suspended Sediment Flow in the Amazon Rivers. The Amazon River Basin extends over 6,1 million km² and releases a fresh water volume of 6,600 109 m³.ano-¹ to the Atlantic Ocean. About 50% of the area of the
basin corresponds to the pre-Cambrian lands, the shields, 12% correspond to the Andean chain and the remain corresponds to the Amazonian plain. As a result of the Andean chain erosion, the transport of sediments at the Amazon basin until the Ocean, has in the rivers its main agent. The studies concerning this transport, have been rarefaied and most of them concentrated a long of the great central valley and sometimes,very rare, in some of its main tributaries. This study presents a vision of that subject since the level of the measurement sections at hydrometric stations until the continental scale. We evaluate the distribution of the total suspended sediment budget at the Amazonian Basin and some methods to calculate suspended sediment discharge as well. We also quantifying the contributions of the main sources of sediments, including the shields, until know inedit. Finally, we analyze distinct databases and evaluate the total contributions of the River Amazon in terms of annual fl ow of suspended sediments to the Atlantic Ocean, considering a new value, which resulted in a variation between 600 to 800 million tons.
Keywords: sediments, hidrologia, Amazon, rivers.
INTRODUÇÃO O rio e sua bacia de drenagem
cons-tituem uma unidade funcional para o ciclo da água e, assim também, um espaço integrador privilegiado para o estabelecimento de balanços ou ainda de validação de modelos de alteração e erosão. Portanto, os rios estão no coração do ciclo dos elementos, transportando para os oceanos a matéria sublevada dos continentes. Res-pondem muito rápido às condições do meio existente na superfície dos continentes, em alguns meses para o caso do transporte em solução, e em alguns anos para o caso do transporte em suspensão. Assim, são particular-mente sensíveis a toda mudança, seja ela climática, ou
então resultante de atividades humanas (antropismo). Numa rede hidrográfi ca, os rios exportam para os oce-anos uma grande parte dos materiais incluídos no pro-cesso de erosão, tanto sob forma dissolvida como sob forma particulada. As partículas são colocadas em mo-vimento sob a forma de Matéria Em Suspensão (MES) ou de transporte de fundo.
Aportes globais de MES aos oceanos e o papel das grandes bacias tropicais As grandes bacias fl uviais
tropicais representam 25% das terras emersas dos conti-nentes e 57% da água doce disponível na superfície do 1 - Laboratório de Potamologia Amazônica, Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), Brasil. E-mail:
naziano.fi lizola@gmail.com
2 - Laboratoire des Mécanismes de Transfert en Géologie - LMTG, IRD/CNRS - Université de Toulouse, Toulouse, França. E-mail: jean-loup.guyot@ird.fr
planeta. São assim, responsáveis por 50% dos aportes sólidos, a Matéria Em Suspensão ou MES, e 38% dos aportes em solução. Ainda, as maiores taxas de erosão são observadas nas bacias hidrográfi cas situadas na faixa tropical e particularmente naquelas que drenam cadeias de montanha ativas (Pinet & Souriau 1988, Milliman & Syvitzki 1992, Summerfi eld & Hulton 1994), como os Andes, por exemplo. Os processos de erosão, de trans-porte e de sedimentação são sensíveis às mudanças cli-máticas globais (Julien 1995, Aalto et al. 2003). Neste contexto, o relevo e o clima são os principais motores da dinâmica de transferências de matéria na superfície da Terra. No caso das grandes bacias continentais, como é a Bacia Amazônica, a pressão antrópica - desmatamen-to, atividades agrícolas, exploração mineral e urbaniza-ção - feitas sem controle, ocorrendo já há alguns anos (Sternberg 1975, 1995), apresentam uma infl uência não negligenciável sobre o processo de erosão. Os resulta-dos destas atividades humanas geram modifi cações na cobertura vegetal e nos solos que, a seu tempo, induzem modifi cações no regime climático (Shukla et al. 1990).
A importância da Bacia Amazônica Bacia Tropical
por excelência, a Bacia Amazônica (Fig. 1), se estende por cerca de 6,1 milhões de km2 (5% das terras emersas
continentais do globo), aporta ao oceano um volume de água de aproximadamente 6,6.1012m3.ano-1, o que
cor-responde a cerca de 16% a 20% do total das águas do-ces continentais (Molinier et al. 1996). A Bacia Amazô-nica apresenta características climáticas e topográfi cas contrastantes. A parte oriental da bacia de drenagem é caracterizada por uma cadeia de montanhas ativa, os Andes, que correspondem a 12% da superfície total da região. Porém, aportam a quase totalidade da MES transportada pelos grandes rios Amazônicos na planí-cie (Sioli 1950, 1975, Gibbs 1967, Meade et al. 1985, Guyot et al. 1994, Filizola 1999, Filizola 2003, Filizo-la & Guyot, 2009). A vasta pFilizo-lanície amazônica, onde áreas de sedimentação podem ser identifi cadas (Guyot 1993, Espurt et al. 2007), encontra-se rodeada por ter-renos geologicamente muito antigos (Pré-Cambrianos), correspondentes aos escudos: Brasileiro e das Guianas. Englobando todas essas unidades morfoestruturais, o relevo varia desde o nível do mar até mais de 6.000 m de altitude, a pluviosidade varia de 100 até cerca de 5.000 mm.ano-1 e a vegetação é, em grande parte,
cons-tituída por 70% de fl oresta tropical úmida.
Erosão e transporte de sedimentos na Bacia Amazô-nica O estudo dos fl uxos sólidos da bacia AmazôAmazô-nica
Figura 1 - A Bacia Amazônica com suas 4 principais unidades morfoestruturais (1 - Cadeia Andina; 2 - Escudo das Guianas; 3 - Escudo Brasileiro e 4 - Planície fl uvial) e seus principais cursos d’água. Fonte: modifi cado de Filizola (2003).
vem desde os anos 1950/1960. Esses estudos mostra-ram ser os Andes a principal fonte de sedimentos para os rios Amazônicos (Sioli 1964, 1984, Gibbs 1967, Guyot 1993, Filizola 1999, Filizola & Guyot 2009). Na região da planície Amazônica, processos de estocagem (sedimentação) e de ressuspensão já foram observados (Schmidt 1972). Tais fenômenos foram associados a mudanças no gradiente hidráulico ao curso do ciclo hi-drológico (Meade 1985, 1988, Richey et al. 1986, Fer-reira et al. 1988, Dunne et al. 1998). As estimativas do fl uxo de MES exportadas pelo Amazonas aos Oceanos variaram no tempo, segundo os autores: 500.106 ton.
ano-1 (Gibbs 1967), 800-900.106.ton.ano-1 (Meade et al.
1979), 1.100 a 1.300.106 ton.ano-1 (Meade et al. 1985,
Richey et al. 1986, Meade 1988). Em 1999, Filizola propôs uma retomada do valor inicialmente calculado por Bordas et al. (1988) e Bordas (1991) como sendo 600.106 ton.ano-1. Esses valores foram revistos por
Fi-lizola (2003) e FiFi-lizola & Guyot (2009) que ampliaram a faixa de variação para valores entre 600-800.106 ton.
ano-1, utilizando vários modos de abordagem. Uma vez
que esses valores foram confi rmados por Guyot et al. (2005), esse parâmetro vem sendo acompanhado desde 2003 pela rede ORE-HYBAM, que no Brasil é geren-ciada por uma base técnica instalada em Manaus-AM (Filizola et al. 2007).
OBJETIVOS Dentro do contexto acima colocado,
este artigo apresenta uma síntese dos estudos de balan-ço de fl uxo de MES na Bacia Amazônica, analisando e comparando resultados oriundos de 3 fontes distintas de dados (Fig. 2), gerados no escopo dos trabalhos da co-operação Brasil-França no período de 1995 a 2000 des-critos em Filizola (2003) e em Filizola & Guyot (2009).
METODOLOGIA E MODO DE ABORDAGEM
A abordagem aqui adotada para o balanço de MES re-toma a de Filizola (2003) e Filizola & Guyot (2009), utilizando-se de 3 fontes distintas de dados, sendo: i) amostragens detalhadas eventuais, realizadas ao menos 3 vezes ao ano através de campanhas de campo inde-pendentes, no período de 1995 a 1998, em estações das redes nacionais de hidrometria no Brasil e na Bolívia (Base de dados do Projeto HIBAM). Uma campanha extra por ano foi realizada de 1999 a 2000, cujos dados também foram incorporados. As campanhas foram rea-lizadas sempre buscando o período de subida das águas, pico de cheia (Maio), descida das águas e pico de seca (Outubro/Novembro), tendo o hidrograma de estação de Óbidos como referência. Estas campanhas se deram em embarcações regionais onde as coletas eram fi ltra-das após realização em profundidades distintas ao lon-go de uma seção transversal ao fl uxo do curso d’água e em diferentes pontos (estações hidrométricas da ANA
Figura 2 - Localização das estações de referência do Programa HIBAM sobre o mapa das estações hidrométricas da ANA na Amazônia. As estações com mnemônicos (3 letras) são estações onde a ANA faz coleta de MES a cada 3 meses. As estações cujos nomes completos estão indicados em retângulos são aquelas operadas pelo Programa ORE/HYBAM com amostras coletadas a cada 10 dias. Fonte: Modifi cado de Filizola (2003).
- Agência Nacional de Águas) de um mesmo rio Ama-zônico (curso principal e os grandes tributários), em concomitância com medições de vazão; ii) amostragens realizadas desde 1995 a cada 10 dias por observadores contratados em pontos também coincidentes com as es-tações hidrométricas da rede nacional da ANA. Neste caso, somente foram coletadas amostras na superfície (Base da rede de estações de referência), sem medições de vazão. Os cálculos de vazão foram realizados com dados obtidos da base da ANA e iii) amostragens de-talhadas realizadas pelas redes de estações hidrométri-cas nacionais (Brasil e Bolívia), notadamente pela rede da ANA, no caso brasileiro, através de campanhas de campo regulares realizadas em média a cada 3 meses em concomitância com medições de vazão realizadas pelos operadores da rede hidrométrica. Cada um dos 3 procedimentos deu origem a uma base de dados di-ferente. A coletada dos dados que formaram cada uma das bases utilizadas implicou num procedimento me-todológico diferenciado que será descrito mais adiante individualmente. Para o cálculo do balanço de fl uxos, utilizou-se a equação do balanço de massa, ou seja:
(QSa+QSb+...+QSn) - QSx = (1) Para o caso da equação (1), QSa é o fl uxo de MES medido numa estação “a” a montante do ponto “x” num determinado curso d’água A. QSb é o fl uxo de MES
medido numa estação “b” a montante do mesmo ponto “x”, porém num curso d’água B. QSn é o fl uxo de MES medido numa estação “n” a montante do mesmo ponto “x”, porém no enésimo curso d’água. QSx é o fl uxo de MES na estação, ou ponto “x” num curso d’água X a jusante dos demais, sendo deles uma prolongação natural rumo à foz. é um valor positivo ou negativo conforme o efeito havido no trecho considerado entre os pontos “a”, “b”, “n” e “x” (a área de contribuição hidrológica). Assim, para a ocorrência de sedimentação no trecho citado, será positivo e para ressuspensão ou produção de MES no trecho, será negativo.
Os valores do balanço foram tomados como re-presentativos das respectivas “áreas de contribuição hidrológica”, georreferenciadas e cartografadas a mon-tante de cada estação hidrométrica utilizada. Apesar de saber-se que os fenômenos acontecem verdadeiramente ao longo do canal do curso d’água e da contígua planí-cie de inundação, adotou-se tal procedimento apenas para facilitar uma representação espacial geral.
A Base de dados do Projeto HIBAM A primeira
fonte de dados analisada é constituída dos resultados obtidos através de 8 campanhas de campo realizadas no período de 1995 a 1998 ao longo dos grandes rios Amazônicos: Negro, Solimões, Japurá, Javari, Iça, Ju-ruá, Jutaí, Purus, Madeira, Tapajós, Trombetas e Xin-gu (Fig. 3). Essa base se encontra incorporada à base
Figura 3 - Ilustração de alguns dos trechos de rios percorridos pelas campanhas HIBAM durante o período de 1995 a 1998 nos principais rios da Bacia Amazônica, com os quadrados indicando os pontos de coleta de amostras. Fonte: Filizola (2003).
do atual Programa ORE/HYBAM, disponível em www.ore-hybam.org. A metodologia de coleta utilizou de amostrador pontual de grande volume desenvolvido especialmente para o estudo (Filizola & Guyot 2004). Com tal equipamento se tornou possível realizar amos-tragens de até 12 L de água a várias profundidades, na seção molhada, indo desde a superfície até bem próxi-mo do fundo, sob a supervisão de um Acoustic Doppler Currente Profi ler (RD Instruments 1989), que também media de modo contínuo a vazão do rio na mesma se-ção. Além disso, parâmetros físico-químicos básicos de controle (pH, Temperatura, condutividade elétrica e turbidez) foram tomados a cada ponto amostrado. Se-guindo este procedimento, foram coletadas 679 amos-tras pontuais de água para MES em 39 localidades dis-tintas, nas quais foram também realizadas 89 medições de vazão no período acima citado, em diferentes épocas do ciclo hidrológico. Para o cálculo de fl uxo de MES diária utilizou-se da relação onde QS = f(Q), o que im-plica dizer que, com tal metodologia, ambos, fl uxo de MES e vazão variam do mesmo modo na seção hidro-métrica. Tal metodologia permitiu um detalhamento do que se passava nas seções em determinado momento do ciclo hidrológico (período de realização das campa-nhas), mas não permitiu uma análise mais detalhada do processo de fl uxo em tempo mais curto (escala mensal), para o caso de a relação QS = f(Q) não for válida. Para tal se fez necessário uma amostragem com maior fre-quência o que, por questões de logística amostral, im-pôs negligenciar o detalhamento da seção em função do melhor conhecimento do processo de fl uxo no tempo.
Estações de alta frequência amostral Em face da
necessidade acima exposta, numa segunda abordagem, construiu-se uma rede de estações de referência sobre-posta à rede da ANA, aproveitando a infraestrutura já existente em: Serrinha no Rio Negro; Óbidos no Rio Amazonas; Manacapuru e Tabatinga no Rio Solimões; Fazenda Vista Alegre no Rio Madeira; Itaituba no Rio Tapajós e Altamira no Rio Xingu. Tais estações opera-ram do ano de 1995 até o ano 2000. Nessas localidades foram coletadas amostras de água, a 500 ml de volume, para determinação de MES, com uma frequência amos-tral de 10 dias. Porém, essas amostras foram tomadas sempre à superfície. Um trabalho de calibração efetu-ado por Filizola (2003) correlacionou essas amostras, tomadas em superfície ([MES]sup), com as da seção to-tal ([MES]tot), obtidas durante as campanhas de cam-po. Naquelas campanhas, já citadas, os levantamentos pontuais na seção total foram realizados em maior de-talhe em diversas verticais em profundidade e também em superfície conseguindo, assim, obter equações do tipo [MES]tot=f[MES]sup, permitindo realizar uma cor-reção das amostras superfi ciais. Esse tipo de relação implica num bom nível de conhecimento da distribui-ção dos sedimentos na sedistribui-ção. Este tópico foi avaliado por alguns autores (Filizola et al. 2009, Bouchez et al. 2011), porém estudos de maior detalhe estão sendo rea-lizados pela equipe ORE/HYBAM, baseada atualmente
em Manaus - AM. No total, para as estações de alta frequência amostral, foram analisados os resultados de 883 amostras. Esse esforço foi realizado em função de resultados anteriores mostrarem inconsistências com os valores listados na literatura produzida por outros gru-pos, até o início dos anos 90. Os dados foram analisados em função da vazão média diária calculada a partir das informações das campanhas de campo complementadas pelos dados de vazão (apenas) da ANA. A existência de redes nacionais de coletada de dados e os resultados por ela produzidos para a Amazônia, ainda não haviam sido testadas com os dados acumulados após os trabalhos preliminares de Bordas et al. (1988) e Bordas (1991).
Estações das redes nacionais Assim, como terceiro
modo de abordagem inclui-se, aqui, o uso de bases de dados oriunda das redes nacionais de amostragens de MES - Brasil e Bolívia; vinculadas às redes hidrométri-ca daqueles países. Do Brasil, onde a rede está sob a res-ponsabilidade da Agência Nacional da Águas (ANA), foram utilizados resultados de mais de 9.000 amostras coletadas desde os anos 70 até o ano 2000 em uma rede de 60 estações distribuídas pela bacia no Brasil. Na Bo-lívia utilizou-se da base de dados PHICAB (IRD, SE-NAMHI, UMSA), hoje sob a responsabilidade do Ser-viço Nacional de Hidrologia e Meteorologia da Bolívia (SENAMHI), com mais de 27.100 amostras realizadas, descritas em Filizola & Guyot (2009). Neste trabalho, no entanto, serão descritos, para fi ns de comparação, apenas dados das principais estações brasileiras, onde as operações foram coincidentes com aquelas dos de-mais modos de abordagem já explanados anteriormen-te. Para o caso das amostras da ANA, as mesmas foram coletadas, em sua maioria, utilizando método de inte-gração vertical por igual velocidade de trânsito, fazen-do uso de amostrafazen-dores da série americana (Carvalho et
al. 2000). No caso da Bolívia, foram utilizados
amos-tradores pontuais de pequeno volume e a vazão foi me-dida com o uso de molinete hidrométrico, metodologia tradicional recomendada pela Organização Mundial de Meteorologia. No Brasil a maior parte das amostras foram coletadas pela CPRM (Serviço Geológico do Brasil) através de suas superintendências e escritórios nos estados da região. Após uma análise prévia e básica de consistência, os dados passaram a compor a base de dados da ANA, accessível on-line pelo site da Agência (www.ana.gov.br). O processamento das amostras em laboratório seguiu, no caso das amostras das campa-nhas e das estações da rede de referência, procedimento da rede GEMS/Water (PNUMA), que consiste da pré--pesagem (PI) de fi ltros de acetato de celulose de ma-lha 0,45 μm em balança digital (mínimo 2 algarismos signifi cativo), fi ltração vertical com auxílio de bomba de vácuo, em rampa horizontal composta de 6 unidades de fi ltração de PVC com controle de fi ltrado, secagem em estufa a 110C por uma hora e uma nova pesagem (PF), para que depois se pudesse calcular o Peso Total da MES por diferença e relativo ao volume fi ltrado. Em seguida, calcular em mg.l-1 para, fi nalmente, multiplicar
este valor de MES pela vazão média do dia e por um fator de conversão (0,0864) obter-se o fl uxo sólido ins-tantâneo ou QS dado em toneladas por dia (ton.dia-1).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
As campanhas de campo HIBAM Em vista da
au-sência de campanhas de campo do Programa HIBAM em todos os períodos do ciclo hidrológico, o valor de QS médio anual para o período de 1995 a 1998 foi cal-culado a partir das relações QS = f(Q), onde Q é a vazão. Essas relações foram, então, elaboradas para cada esta-ção de amostragem com dados HIBAM e com o auxílio das séries de dados de vazão fornecidos pela ANA. Os resultados permitiram propor uma primeira avaliação geral dos fl uxos de MES nas principais estações de con-trole, assim como do fl uxo ao Oceano Atlântico (Tab. 1). Também, os mesmos resultados, apesar de pouco dispersos no interior de um ciclo hidrológico, permitem uma avaliação de sua evolução temporal (Fig. 4). Por estes resultados e utilizando-se da equação (1), se pode avaliar que em março, no início da subida das águas, o fl uxo de MES do Rio Madeira é superior ao do Rio Solimões e a tendência é de sedimentação (-23%) en-tre Manacapuru e Óbidos. O valor de QS é próximo de 3.106 ton.dia-1. No mês de abril, a subida das águas
continua, os rios Solimões e Madeira contribuem prati-camente com o mesmo fl uxo de MES e a tendência de deposição (sedimentação) se amplia (-64%), para va-lores da mesma ordem de grandeza do QS observado para o mês de março. No mês de maio, o Rio Amazonas em Óbidos chega a seu nível máximo. Neste período o Rio Solimões apresenta uma participação mais forte no fl uxo sólido em Óbidos do que aquele do Rio Madeira. A tendência de deposição continua (-26%) com um QS comparável àquele observado em março e abril. Em ju-nho, a descarga líquida em Óbidos começa a diminuir e o fl uxo sedimentar cai pela metade (1,6.106 ton.dia-1). O
essencial dos aportes sólidos vem do Rio Solimões. A tendência se inverte com o aumento da descarga sólida em Óbidos (+26%). Em julho, a descida das águas con-tinua em Óbidos e o Rio Solimões concon-tinua a fornecer o essencial da descarga sólida, da mesma ordem de gran-deza que em junho. Os aportes particulados são curio-samente mais importantes (3 vezes maiores) no Rio Negro que sobre o Rio Madeira nesta época do ano, que se caracteriza, também, pela continuação do aumento do fl uxo sedimentar em Óbidos (+56%). Esse fenôme-no é tradicionalmente atribuído à ressuspensão de MES depositado ao curso dos meses precedentes, porém é igualmente possível que uma boa parte das MES seja de origem orgânica. Nenhuma campanha HIBAM foi realizada em agosto e setembro nos anos aqui consi-derados. Nas campanhas realizadas em Outubro (1996 e 1998), em período de descida das águas, percebe-se muitas semelhanças com o fl uxo sedimentar observado em Óbidos, da ordem de 300 a 400 103 ton.dia-1. Papel
preponderante tem o Rio Solimões (QS de 74 a 85% do total em Óbidos). Neste período, também, o QS do Rio
Negro é superior ao do Rio Madeira. No entanto, a ten-dência para Outubro de 1996 foi de deposição (-27%), enquanto que para o mesmo mês no ano de 1998 a ten-dência foi de um forte aumento (+46%). Enfi m, para o mês de novembro (já que nenhuma campanha foi rea-lizada dos meses de dezembro a fevereiro), tem-se o mês de águas mais baixas. Esse mês é marcado pelo impacto do Rio Solimões que explica 75% da vazão
Figura 4 - “Hidrossedimentogramas” sobrepostos em escala mensal para os principais tributários do Rio Amazonas (MAN - Rio Solimões em Manacapuru; PAR - Rio Negro em Paricatuba; FVA - Rio Madeira em Faz. Vista Alegre e OBI - Óbidos no Rio Amazonas). Gráfi co construído com dados compilados na escala mensal de www.ore-hybam.org, gerados a partir de amostragens de superfície, de alta frequência (10 em 10 dias), corrigidas por equações que relacionam [MES]tot = f[MES]su, de Filizola (2003).
Tabela 1 - Estimativa de fl uxo sólido a partir de amostragem realizada durante as campanhas HIBAM, de 1995 a 1998. Também, para o mesmo período, o cálculo da vazão média anual e o percentual de representatividade de cada estação em relação aos valores obtidos para a estação de Óbidos (última estação com medição regular de vazão no Rio Amazonas, antes deste alcançar o oceano). Fonte: Filizola (2003). Vazão (m3.s-1) Fluxo sólido (106 ton.ano-1) Manacapuru, R. Solimões 96.230 447 Paricatuba, R. Negro 32.230 8 Faz. Vista Alegre, R. Madeira 26.820 371 Óbidos, R. Amazonas 161.100 715 Sol. + Neg. + Mad. 155.280 826
e 97% do fl uxo sedimentar total observado em Óbi-dos. Nesta época do ano, o fl uxo particulado, que é da mesma ordem de grandeza que em outubro, apresenta grande défi cit (-108%), representando uma forte sedi-mentação na porção do baixo Amazonas. Fenômenos de histerese ou “curvas em laço” para a relação QS = f(Q) foram identifi cados para os rios de origem Andina, porém bem menos marcados nas estações localizadas sobre os escudos. Também, em relação ao Rio Madeira, foi possível verifi car que o mesmo se individualiza por um comportamento diferenciado, segundo a estação do ano, ou seja: comportamento do tipo Andino, ou “rio de águas brancas” (histeresis) em época de águas altas e do tipo “rios de águas claras” (sem histeresis) em época de águas baixas.
Assim, no global médio interanual, pelos resul-tados da tabela 1, percebe-se que o Rio Solimões forne-ce ao Amazonas 62% da carga líquida e 54% da carga de matéria particulada em suspensão. O Rio Madeira, o segundo maior rio Andino da bacia, contribui com 17% da carga líquida e 45% da carga sólida. A estação de referência de Óbidos, última estação de controle hi-drológico sem forte infl uência da maré, é aqui tomada como representativa dos aportes médios interanuais do Rio Amazonas ao Oceano Atlântico e apresenta um fl u-xo de MES da ordem de 715 106 ton.ano-1. Esse valor
corresponde a um aumento aproximado de 100 106 ton.
ano-1 em relação às estimativas de Gibbs (1967), Meade
et al. (1979), Filizola (1999) e praticamente a metade
do valor proposto por Meade et al. (1985). Enfi m, a soma dos fl uxos dos Rios Solimões, Negro e Madeira teve como resultado 826 106 ton.ano-1. A diferença entre
o observado e o calculado corresponde a uma estoca-gem média anual de pouco mais de 100 106 ton.ano-1
de material sedimentar, dentro da bacia Amazônica, no trecho entre Manacapuru e Óbidos. Este valor é seme-lhante ao resultado de Meade et al. (1985).
As estações de referência HIBAM A rede de
es-tações de referência HIBAM foi criada visando cobrir eventuais lacunas no ciclo hidrológico, buscando valo-rizar mais a infl uência da sazonalidade, normalmente não bem demarcada pelos estudos anteriores. Assim, o procedimento evidenciou diversos fenômenos. Porém, para efeito de comparação com os resultados acima apresentados, serão aqui destacados os dados para as mesmas estações (localidades e rios). Como as estações da rede de referência forneceram originalmente dados de superfície, estes foram corrigidos por equações que relacionam o fl uxo de MES em superfície com o fl u-xo de MES total em cada seção, tomadas de Filizola (2003), desta forma puderam ser obtidos dados médios mensais de fl uxo resumidos na tabela 2, para a escala anual. Os dados das estações de referência, hoje incor-porados à base www.ore-hybam.org, permitem conhe-cer de forma mais fi na, na escala mensal, o regime hi-drossedimentar do Rio Amazonas e de seus principais tributários (Fig. 4). Para o caso da estação de Paricatu-ba no Rio Negro, os dados de vazão utilizados foram
obtidos pela diferença entre as descargas médias diárias entre as estações de Jatuarana (Rio Amazonas) adicio-nada com a estação do Careiro (Paraná do Careiro, Rio Amazonas), a jusante de Manaus, e a de Manacapuru (Rio Solimões), a montante. Os resultados gerais mos-tram que para os rios Andinos, o fl uxo máximo de MES acontece antes do pico de cheia, com uma defasagem mínima para o caso do Rio Madeira (1 mês) e mais im-portante para o caso dos Rios Solimões e Amazonas (3 meses). De um modo geral para os rios Madeira, Soli-mões e Amazonas os picos de máxima de QS aconte-cem de fevereiro a abril e os valores mínimos de setem-bro a novemsetem-bro. Para o Rio Negro o pico de máxima ocorre por volta do mês de junho e os menores valores por volta do mês de janeiro. Vale notar que, em média, no mês de setembro o fl uxo sólido do Negro supera o do Madeira por um fator de aproximadamente 5, porém os valores são sempre muito baixos. Assim, também são bastante baixos e muito semelhantes aos do Rio Ne-gro os fl uxos encontrados para os rios Xingu e Tapajós, com base em dados obtidos das estações de referência neles instaladas (Altamira e Itaituba, respectivamente). Esses dois últimos rios têm, portanto, pouca infl uência no cômputo geral dos fl uxos de MES do Rio Amazonas ao oceano. Os aportes de QS observados em Manaca-puru são superiores aos de Óbidos de setembro a no-vembro e os do rio Madeira ultrapassam os de Óbidos entre março e abril. O QS máximo acontece em Mana-capuru, em fevereiro, e, entre março a abril, no Madeira (Fazenda Vista Alegre). A estação de Óbidos apresenta seu pico de QS em março. A curva hidrossedimentoló-gica em escala mensal, resultante da soma dos aportes dos 3 tributários considerados (Fig. 4), coincide gros-seiramente com a curva observada para Óbidos de maio a novembro. No entanto, no período de águas altas a soma dos tributários é largamente superior aos valores
Tabela 2 - Estimativa de fl uxo sólido médio a partir de amostragens realizadas a cada 10 dias nas estações de referência do Programa HIBAM no período de dados comuns a todas (1998 a 1999). As amostras superfi ciais foram corrigidas utilizando-se de equações onde se buscou a relação entre a [MES] na seção total com a [MES] na superfície, conforme descrito em Filizola (2003). Fluxo sólido mensal ton.dia-1 Fluxo sólido interanual 106 ton.ano-1 Manacapuru, R. Solimões 1.050 383 Paricatuba, R. Negro 32 12
Faz. Vista Alegre, R. Madeira 1.112 406 Óbidos, R. Amazonas 1.669 609 Sol. + Neg. + Mad. 2.194 801
observados, indicando importante fenômeno de estoca-gem de sedimentos na mesma porção da bacia indicada pelos dados das campanhas HIBAM, concordando mais uma vez, também, com o reportado por Meade et al. (1985). Assim, a partir desses resultados mais refi nados do que aqueles das campanhas HIBAM, em termos de variação sazonal, uma taxa de sedimentação (em peso) pode ser calculada para o trecho acima referido como sendo de 192 106 ton.ano-1. Esse valor, segundo Turcq
et al. (2004) e Cordeiro et al. (2008), corresponde a
uma estimativa de sedimentação (vertical) variando de 0,4 a 1,35 cm.ano-1 na planície central Amazônica,
notadamente nas áreas de várzea. Já para a região de antepaís (Bolívia, sobretudo), Aalto et al. (2003) indi-cam uma taxa de sedimentação (vertical) de 20 a 80 cm, ocorrendo em intervalos curtos de até 8 anos, aos quais associam eventos climáticos (ENSO). Em termos de estimativa de fl uxo ao oceano, esse novo conjunto de dados permite calcular um valor entre 600.106 ton.ano-1
(observado em Óbidos) a 800.106 ton.ano-1 (calculado a
partir dos aportes dos principais tributários), resultados que concordam sobremaneira com os de Filizola (1999) e também com a atualização daqueles dados realizada por Filizola & Guyot (2009).
As estações hidrométricas da ANA As observações
e cálculos realizados com base nos dados das estações da rede ANA (Filizola & Guyot, 2009), atualizando Filizola (1999), mostram muita semelhança com os resultados obtidos no escopo do Programa HIBAM (dados de campanhas e dados da rede de referência), vide tabela 3. Os dados da ANA confi rmam também a zona de sedimentação já destacada e existente entre Manacapuru e Óbidos e até indicam um aumento para montante (estação de Itapeuá no Rio Solimões). A área de sedimentação indicada neste estudo coincide sobre-maneira com a área de baixas altitudes (entre 5 e 100 m de altura em relação ao nível médio do mar) detectada a partir do modelo numérico de terreno construído com dados da missão SRTM, conforme indicado por Fili-zola (2003) e FiliFili-zola & Guyot (2009). Provavelmente esta grande zona de deposição se estende a jusante de
Óbidos, porém não existe nenhum dado que possa aju-dar a confi rmar esta hipótese até o momento. O estudo com dados da ANA também mostra a impossibilidade do uso da relação QS = f(Q), para cálculo direto da des-carga sólida (Filizola 1999, Filizola & Guyot 2009). Neste caso, há interferência do sinal do pico de vazão (Q) que, como indicado pelos dados das estações de re-ferência (Filizola 2003), não ocorre no mesmo período do pico de QS. Assim, se mostra mais adaptado o uso da relação comumente utilizada e denominada por Fili-zola & Guyot (2009) como instantânea, para o cálculo de balanço, dado por:
QS=Q.[MES].c (2) No caso da equação (2), QS é a descarga sólida; [MES] é a concentração de matéria em suspensão e c é a constante para obtenção dos resultados em ton.dia-1 e
é igual a 0,0864.
Os dados da ANA, também possibilitam avaliar o percentual da carga de sedimentos produzidos na re-gião dos escudos como sendo de 7% do total do que o Amazonas leva até os oceanos. Confi rma os valores de estimativa de fl uxo ao oceano dentro da mesma or-dem de grandeza já citada acima, porém numa faixa um pouco abaixo daqueles valores, ou seja: 500 a 700 106
ton.ano-1. Apesar de os dados da ANA terem por trás
um método de amostragem contestado por muitos auto-res, que supõem que estes subestimariam os resultados, sua utilidade para estudos de fl uxos de QS interanuais é válida por conta de sua grande série de dados dispersa no tempo e no espaço apresentar grande representativi-dade estatística. A série teve início na década de 70 com poucas estações, a maior parte tendo iniciado as amos-tragens na década de 80, com uma signifi cativa melho-ra na técnica amostmelho-ral a partir de meados desta década. Testes comparativos entre os métodos utilizados pelo HIBAM e pela ANA nos dias atuais foram realizados mostrando pouca discrepância em termos de resultados (Filizola & Guyot 2004) e, por assim dizer, validan-do o uso daquela base de davalidan-dos. Desta forma os davalidan-dos da rede brasileira permitem um estudo de regularidade dos fl uxos tanto líquidos quanto sólidos. Este estudo pode ser realizado através de uma metodologia simples utilizada por Jean Rodier na África (1964), indicado e adaptado por Molinier et al. (1996) para a Amazônia, porém agora com o suporte de SIG - Sistema de Infor-mações Geográfi cas. Por este método, o valor da regu-laridade (adimensional) é obtido da razão entre as va-zões médias extremas interanuais, ou seja: Qmax/Qmin (Fig. 5). O mesmo conceito foi utilizado por Filizola (2003) para os fl uxos sólidos, ou seja: QSmax/QSmin. Aplicando-se os resultados às áreas de contribuição hidrológica de cada uma das estações utilizadas neste estudo, obtêm-se, para o caso das descargas líquidas, médias extremas (Fig. 6), sendo que toda a região da calha central e meio norte da Amazônia apresenta um regime bem regular no que diz respeito às suas vazões. Ou seja, as razões entre os extremos são de baixa ordem
Tabela 3 - Estimativa de QS a partir de amostras coletadas na rede hidrométrica da ANA no Brasil. Fonte: Filizola & Guyot (2009).
Vazão (m3.s-1) Fluxo sólido (106 ton.ano-1) Manacapuru, R. Solimões 98.750 406 Paricatuba, R. Negro 32.000 7 Faz. Vista Alegre, R. Madeira 31.250 285 Óbidos, R. Amazonas 169.480 536 Sol. + Neg. + Mad. 162.000 699
Figura 5 - Espacialização dos índices de irregularidade das vazões extremas para as “áreas de contribuição hidrológica” utilizadas no estudo. Fonte: Filizola (2003).
Figura 6 - Espacialização dos índices de irregularidade das descargas sólidas extremas para as “áreas de contribuição hidrológica” utilizadas no estudo. Fonte: Filizola (2003).
(0 até 5). Os maiores valores (10 a 50) encontram-se na região sudoeste da bacia, mais especifi camente na alta bacia do Rio Madeira e também na bacia do Rio Xingu (porção leste). Com relação às razões entre os extremos de QS (Fig. 6), elas indicam uma regularida-de razoável na porção central (5 a 10) indo até a porção meio-norte. Para Nordeste há maior irregularidade 10 a 50 e por vezes de 50 a 1.000. No entanto, na porção sul e sudoeste a situação é de grande irregularidade, es-pecialmente nas bacias dos rios Purus e Madeira onde na quase totalidade os valores estão na faixa de 50 a 1000. As taxas de regularidade de QS refl etem também mudanças na ordem de grandeza dos fl uxos, durante o ciclo hidrológico, o que já havia sido percebido nos da-dos das estações de referência, quando se verifi cou que o Rio Madeira, em seu período de menor fl uxo sólido, é superado pelas contribuições do Rio Negro, também muito baixas. No entanto, aquele rio Andino supera as contribuições do Rio Solimões e mesmo as máximas do Rio Amazonas em Óbidos, durante seu pico de máxima (meses de março e abril).
CONCLUSÕES O presente estudo procurou
mos-trar um resumo das atualidades em relação aos estudos sobre o fl uxo de matéria em suspensão nos principais grandes rios da Bacia Amazônica realizados no escopo do Programa HIBAM, fi nalizado em 2001 no Brasil, e que atualmente se encontram sob uma nova perspecti-va num contexto mais amplo (Pan-Amazônia) através dos estudos do consórcio internacional ORE-HYBAM (www.ore-hybam.org). Procurou mostrar a importância desses estudos quanto ao aporte de MES ao oceano do Rio Amazonas, o modo como cada grande tributário participa nesse contexto revelando a importância no as-pecto regional dos rios Andinos no cômputo geral dos
efeitos de sedimentação e ressuspensão identifi cados no seio da bacia, onde áreas podem reter anualmente até 200.106 ton.ano-1 de material que depois entra
no-vamente em suspensão, aparentemente por efeito do gradiente hidráulico (Meade et al. 1985). São indicadas proposições de valores de QS, quanto ao aporte do Rio Amazonas ao Oceano Atlântico como sendo da ordem de 600 a 800 106 ton.ano-1, valor que havia sido citado
por Guyot et al. (2005), trabalhando apenas com dados de Óbidos. Também apresenta um hidrossedimentogra-ma em escala mensal, obtido com dados de amostras coletadas a cada 10 dias em 10 estações de referência e que indicam uma grande importância do Rio Madei-ra, como sendo o responsável por modular o sinal dos fl uxos líquido e sólido, tanto em escala mensal quanto anual ou interanual, além de indicar uma forte irregula-ridade tanto dos fl uxos líquidos quanto sólidos na bacia deste rio. Ressalta-se também, as inter-relações exis-tentes entre os diferentes tributários do Rio Amazonas e que geram em Óbidos um fl uxo anual de grande monta em termos globais.
Agradecimentos Os autores agradecem aos colegas
do antigo DNAEE, da CPRM, da ANEEL, da ANA e do IRD, pelo apoio na realização dos trabalhos aqui reportados em suas inúmeras fases, ao auxílio recebido do CEAP/PETROBRÁS e do Fundo Setorial de Re-cursos Hídricos (CR-HIDRO) quanto à infraestrutura de apoio, o que permite dar continuidade aos trabalhos aqui apresentados, ao Projeto PIATAM, à Universi-dade do Estado do Amazonas - UEA e à Universida-de FeUniversida-deral do Amazonas - UFAM, parceiros que têm prestado grande auxílio nos trabalhos necessários para o funcionamento da base do Programa ORE-HYBAM em Manaus.
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Manuscrito ID 17883 Submetido em 30 de junho de 2010 Aceito em 21 de dezembro de 2011
